1. 단원명 : 트리즈 - Tool for Best Design
중단원 :
차시명 : 9. 발명원리 40 - 12,13,22, 16, 28, 27
학습개요
1. 발명원리 40중 문제의 조건에 관련된 발명원리
학습목표
1. 발명원리 12,13,22의 이해 및 활용
2. 발명원리 16, 28의 이해 및 활용
3. 발명원리 27의 이해 및 활용
들어가기
문제가 잘 해결되지 않을 때 그 이유 중에 하나에 문제의 조건을 잘못 잡은 경우가 있습니다.
예를 들어 그림에서 보이는 ‘돌 치우기’ 문제를 생각해 봅시다. 주지 스님이 아이들에게 준 과제
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2. 는 그림에 보이는 거대한 돌을 하루 만에 보이지 않게 치워버리라는 것입니다. 거대한 돌을 한
번에 움직일 수 없습니다. 돌을 깨서 조각을 내어 옮긴다고 해도 몇 일은 걸릴 것이고, 또한 돌
이 아이들 힘으로 깨질까도 알 수 없습니다. 아이들은 이 문제를 어떻게 해결했을까요? 아이들
은 밤새 구덩이를 파서 그 돌을 묻어 버린 것입니다. 돌을 기준을 문제를 해결하려면 어렵지만
땅을 기준으로 문제를 해결하면 용이하게 풀릴 수 있는 것입니다.
이번 차시에서는 이렇게 문제의 조건이 잘못되어 기술적 모순이 생길 때 그것을 해결하는 발
명원리 인 12, 13, 26과 방법의 조건이 잘못되었을 때 사용하는 발명원리 16,28, 27에 대해 알
아보도록 하겠습니다.
학습하기
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기술모순이 생기는 원인 중에 문제의 조건을 잘못 잡았기 때문에 생기는 것이 있다. 과거에는
자동차의 아래를 정비할 때 자동차는 고정되어 있고, 사람이 그 바닥으로 들어가 누워서 작업을
했다. 자동차 바닥의 틈새도 작을 뿐만 아니라 위에서 무엇이 떨어질 때 그것을 전부 작업자가
뒤집어 써야 했다. 하지만 지금은 사진 1처럼 자동차를 들어 올려 작업하기 때문에 과거보다는
편하게 작업할 수 있다. 도심의 문제 중에 불법주차가 있는데 아무리 계몽을 해도 잘 지켜지지
않는다. 그것은 사람의 의식을 문제해결의 조건으로 잘못 잡았기 때문이다. 사진 2처럼 자동차
의 바퀴에 족쇄를 채워버리면 훨씬 더 적은 비용으로 불법주차를 막을 수 있다. 사실은 이 보다
더 단순한 엔진을 멈춰버리는 방법도 있다.
사진 3. LSI 칩 사진 4. 거대 유조선
이렇게 문제의 조건과 관련하여 기술모순이 발생할 때 사용할 수 있는 발명원리는 발명원리 원
리 12 등전위 (Equi-potentiality), 발명원리 13 거꾸로 함(Reverse), 발명원리 원리 22 마이
너스를 플러스로 바꾼다.(Turn a Minus into a Plus)가 있다.
발명원리 12는 물체를 올리지도 내리지도 않는 것을 말한다. 즉 물체를 움직이는 것이 아
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3. 니라 환경을 움직이는 것이다. 사진 3에서 본 것처럼 사람이 차 밑으로 들어가는 것이 아니
를 차를 들어올려 작업하는 것이다. 이 개념을 더 확장하면 그림 1처럼 스웨덴의 자동차 회
사인 볼보처럼 차량을 뒤집는 방법도 있다. 현재 대부분의 자동차 회사는 사진 1처럼 컨베
이어에 조립하는 차량이 매달려 있고, 사람이 거기에 맞추어 작업을 한다. 이 경우 올려
보면서 작업을 해야 하므로 아무래도 장시간 작업을 하기에는 불편하다. 하지만 볼보는 그
림 1처럼 차량이 뒤집어져 사람은 내려 보면서 작업을 하기 때문에 훨씬 더 인간공학적이
다.
사진 1 자동차 생산라인 그림 1. 볼보의 조립 작업 시스템
발명원리 13은 요구되는 작용을 거꾸로 하거나, 고정부품은 움직이게, 유동부품은 고정시
키거나, 물체를 돌리거나 뒤집거나 하는 것이다. 예를 들면 제품 아래를 스크루 작업을 할
때 제품을 뒤집거나, 컨테이너에서 곡물을 비울 때 컨테이너를 뒤집어서 비우는 것이 여기
에 해당된다. 집에 수영장이 있다면 건강에 도움이 될 것이다. 하지만 사진 1에 나오는 정
도의 수영장을 집에 놓을 수 있는 사람은 극소수 일 것이다. 왜 수영장의 크기가 커야 하는
가? 작으면 조금만 수영해도 금방 끝에 도달하기 때문이다.
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4. 사진 1 수영장 사진 1. Endless pool
사진 2에 나오는 Endless Pool이란 제품은 전기 모터를 이용해 풀 안의 물이 흐르도록 설
계된 수영장이다. 이것을 사용하면 보이는 것처럼 5m 정도의 소형이지만 하루 종일 수영을
해도 끝에 도달할 수 없다. 즉 물이 고정되고 사람이 움직이는 기존의 수영장이 아니라 사
람이 고정되고 물이 움직이는 반대 방법으로 문제를 해결한 것이다.
발명원리 22는 좋은 효과를 위해 유해한 효과를 이용하거나, 두 유해한 효과를 결합해서
그 둘을 제거하거나, 유해한 효과를 증가시켜 더 이상 유해하지 않게 하게 하는 것이다. 예
를 들면 산불을 막기 위해 맞불을 지르는 것이 여기에 해당된다. 전염병에 걸리지 않도록
도와주는 예방주사도 이 원리를 응용한 것이다. 소음은 단순히 불쾌감을 주는 것이 아니라
경우에 따라서는 질병을 유발할 정도로 심각한 공해이다. 도서관 같이 소음이 나는 것이 바
람직하지 않은 경우이나 이것을 어떻게 제어할까? 사진 1의 White Noise 발생기는 기계 주
위에서 발생하는 소리를 입력하여 이와 정반대의 위상을 가지는 소리를 내는 장비이다. 소
리는 파형으로 반대의 파형과 중첩되면 없어지는 원리를 응용한 것이다. 컴퓨터 보안업체에
서 해커를 고용하며 보안 기술을 개발하는 것도 이 발명원리를 응용한 것이 된다.
사진 1 White Noise 발생기
다음에 방법의 조건이 잘못되어 모순이 생기는 경우가 있다. 일반적으로 일을 꼼꼼히 한다
는 것이 긍정적일까? 아니면 부정적일까? 보통은 긍정적일 것이다. 그런데 10개에 1원정도
하는 부품을 판다고 생각해보자. 아주 꼼꼼한 성격을 가진 그 사람은 단 한개도 틀리는 것
을 참을 수 없다. 그래서 하나 씩 세어 정확하게 9,800개를 팔기로 했다면 그 사람은 좋다
고 평가를 받을까? 벽창호라고 평가를 받을까? 열에 아홉은 부정적으로 그 사람을 평가할
것이다. 그것을 세는데 걸린 인적 비용이 부품 가격보다 더 많기 때문이다. 이처럼 방법이
잘못되어 기술적 모순이 생기는 경우가 있다. 이럴 경우 사용하는 발명원리에 발명원리 16
초과 또는 부족(Excess or Shortage)과 발명원리 28 재설계(Redesigning), 발명원리 27 값
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5. 싸고 짧은 수명(Cheap Short Life), 발명원리 34 폐기 및 재생(Rejection and
Regeneration)이 있다 .
발명원리 16은 원하는 것을 정확히 얻기 위해 비싼 대가를 치르기보다 "조금 더“ 또는 "
조금 덜” 하는 방법으로 해결하는 것이다. 예를 들면 페인트칠을 할 때 초과해서 칠하고 여
분은 제거하는 것이 여기에 해당된다. 컴퓨터에서 그다지 인식을 하지 못하지만 중요한 것
중에 하나에 전원 공급기가 있다. 일반적으로 PC는 250W에서 450W까지 여러 가지 종류
의 전원을 사용한다. 그런데 조금 더 돈이 들더라도 전원의 용량을 더 큰 것으로 구입하는
것이 바람직하다. 왜냐하면 그래픽 카드나 하드 디스크의 확장 등 부가장치가 늘어남으로
해서 컴퓨터가 더 많은 전력을 소비하기 때문이다. 이 경우 용량이 부족하면 당연히 컴퓨터
의 동작이 안정적이지 못하게 된다.
사진 3. 전원 공급기
발명원리 27은 비싸고 수명이 긴 물체를 값싸고 수명이 짧은 또는 일회용으로 바꾸는 것
이다. 과거에는 주부들이 면 기저귀를 사용했다. 이 경우 재사용이 가능하지만 이를 세탁하
는데 많은 노동력을 필요로 했다. 이 문제를 해결하기 위해 현재는 사진 1과 같은 1회용
기저귀를 많이 사용하고 있다.
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6. 사진 1. 면 기저귀 사진 1. 1회용 기저귀
발명원리 34는 기능을 수행하자마자 물체의 일부를 버리거나, 동작 중에 물체의 팽창된
부위를 복원하는 원리이다. 19세기까지 소총은 머스켓 소총이라고 해서 화약을 총구에 다
져넣고 발사하는 식이었다. 하지만 지금은 탄피에 화약을 저장하고 이를 발사하는 식을 바
뀌어 발사속도, 총기의 수명, 총의 냉각 등에 획기적인 향상을 가져왔다. 이 탄피를 이용한
총알이 발명원리 34를 이용한 사례이다.
사진 1. 머스켓 소총 사진 2. 총알
발명원리 28은 기계적 장치를 광학, 음향, 미각과 같은 시스템으로 바꾸거나, 물체와 상호
작용 할 전기적, 자기적, 전자기적 장(Field)을 이용하거나, 고정장을 유동장으로, 비구조장
을 구조장으로 바꾸거나, 필드의 상호작용 및 강자성입자를 이용하는 것이다. 예들 들면 휴
대용 키보드를 설계할 때 무게도 문제이지만 부피가 가장 제약이 된다. 사진 1에 나온
I-Tech 사의 가상 키보드는 발명원리 28을 이용했다. 실제로 존재하는 키보드가 있는 것이
아니라 레이저를 이용해 바닥에 키보드 화면을 그림으로써 부피의 문제를 해결하고 있다.
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7. 사진 1. Virtual Keyboard
全 전자식 점화장치도 마찬가지이다. 자동차 엔진의 경우 이그니션 코일에서 발생한 고압
전기를 디스트리뷰터라는 장비가 스파크 플럭에 주어 엔진을 점화한다. 이 디스트리뷰터는
기계식 장치라서 마모가 일어나고 오랜 시간 사용하면 고장이 난다. 새롭게 개발된 전자식
점화장치는 기계식 시스템을 전부 제거하여 성능도 2배 이상 향상 시켰을 뿐만 아니라 부
품의 수도 획기적으로 줄였다.
사진 1. 전 전자식 점화장치
․
평가하기
1. 아래에 있는 1회용 휴대전화는 어떤 발명원리를 이용한 것인가?
① 발명원리 1 분할
② 발명원리 27 값싸고 짧은 수명
③ 발명원리 4 비대칭
④ 발명원리 5 결합
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8. 정답) ②
해설) ② 사용하고 버릴 수 있는 휴대전화로 쓰고 버리는 원리를 사용하고 있다.
2. 아래의 정량 공급기는 어떤 발명원리를 이용한 것인가?
① 발명원리 1 분할
② 발명원리 40 복합재료
③ 발명원리 16 초과 또는 부족
④ 발명원리 6 다용도
정답) ③
해설) ③ 퍼넬에 금속가루를 과다하게 공급하여 파우더가 항상 일정하게 공급되도록 하고
있다.
3. 아래의 구멍이 나지 않는 다트는 어떤 발명원리를 이용한 것인가?
① 발명원리 1 분할
② 발명원리 24 중간 매개물
③ 발명원리 4 비대칭
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9. ④ 발명원리 28 재설계
정답) ④
해설) ④ 바늘을 이용해 화살이 기계적인 힘으로 다트 판을 뚫고 들어가는 것이 아니라 자
석을 이용해 다트가 판에 붙도록 설계했다.
정리하기
1) 발명원리 12, 13, 22는 어떻게 문제를 해결하는가?
- 발명원리 12는 물체를 올리지도 내리지도 않는 것을 말한다. 즉 물체를 움직이는 것이
아니라 환경을 움직이는 것이다.
- 발명원리 13은 요구되는 작용을 거꾸로 하거나, 고정부품은 움직이게, 유동부품은 고
정시키거나, 물체를 돌리거나 뒤집거나 하는 것이다.
- 발명원리 22는 좋은 효과를 위해 유해한 효과를 이용하거나, 두 유해한 효과를 결합해
서 그 둘을 제거하거나, 유해한 효과를 증가시켜 더 이상 유해하지 않게 하게 하는 것이다.
2) 발명원리 16, 28, 34는 어떻게 문제를 해결하는가?
- 발명원리 16은 원하는 것을 정확히 얻기 위해 비싼 대가를 치르기보다 "조금 더“ 또는
"조금 덜” 하는 방법으로 해결하는 것이다.
- 발명원리 28은 기계적 장치를 광학, 음향, 미각과 같은 시스템으로 바꾸거나, 물체와 상
호작용 할 전기적, 자기적, 전자기적 장(Field)을 이용하거나, 고정장을 유동장으로, 비구조
장을 구조장으로 바꾸거나, 필드의 상호작용 및 강자성입자를 이용하는 것이다.
- 발명원리 34는 기능을 수행하자마자 물체의 일부를 버리거나, 동작 중에 물체의 팽창된
부위를 복원하는 원리이다.
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